Cornell University: una nuova scoperta potrebbe mitigare l’inquinamento da fertilizzanti nei corsi d’acqua

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Cornell University: una nuova scoperta potrebbe mitigare l’inquinamento da fertilizzanti nei corsi d’acqua

L‘eccessiva fertilizzazione dei campi agricoli è un enorme problema per l’ambiente. Il fosforo proveniente da terreni coltivati fertilizzati si fa spesso strada nei fiumi e nei laghi e il conseguente boom della crescita delle piante acquatiche può far precipitare i livelli di ossigeno nell’acqua, causando la morte dei pesci e altri effetti dannosi.

I ricercatori del Boyce Thompson Institute hanno scoperto la funzione di una coppia di geni presenti nelle piante che potrebbe aiutare gli agricoltori a migliorare la cattura del fosfato, riducendo potenzialmente il danno ambientale associato alla fertilizzazione.

Maria Harrison, William H. Crocker Professor al BTI e professore a contratto presso la School of Integrative Plant Science del Cornell’s College of Agriculture and Life Sciences, è autore senior di “A CLE–SUNN Module Regulates Strigolactone Content and Fungal Colonization in Arbuscular Mycorrhiza”, pubblicato il 2 settembre su Nature Plants.

La scoperta deriva dall’interesse di Harrison per le relazioni simbiotiche delle piante con i funghi micorrizici arbuscolari (AM), che colonizzano le radici delle piante per creare un’interfaccia attraverso la quale la pianta scambia acidi grassi per fosfato e azoto. I funghi possono anche aiutare le piante a riprendersi da condizioni stressanti, come periodi di siccità.

Ma nutrire i funghi AM con acidi grassi è costoso, quindi le piante non lasciano che questa colonizzazione si diffonda incontrollata.

Per scoprire come le piante controllano la quantità di colonizzazione fungina, Harrison e l’autore principale del lavoro, Lena Müller, una scienziata post-dottorato del laboratorio della Harrison, hanno esaminato geni che codificano proteine brevi chiamate peptidi CLE nelle piante di Medicago truncatula (erba medica troncata) e di Brachypodium distachyon (paléo annuale).

I peptidi CLE sono coinvolti nello sviluppo cellulare e nella risposta allo stress e sono presenti in piante che vanno dalle alghe verdi alle piante da fiore.

I ricercatori hanno scoperto che due di questi geni CLE sono modulatori chiave della simbiosi fungina AM. Un gene, CLE53, riduce i tassi di colonizzazione una volta che le radici sono state colonizzate. Un altro gene, CLE33, riduce i tassi di colonizzazione quando c’è molto fosfato disponibile per la pianta.

Essere in grado di controllare i livelli di colonizzazione fungina nelle radici delle piante e mantenere la simbiosi anche in condizioni con livelli di fosfato più elevati potrebbe essere utile per un agricoltore“, ha detto Harrison. “Ad esempio, potresti desiderare gli altri effetti benefici dei funghi AM, come l’assorbimento di azoto e il recupero dalla siccità, nonché un ulteriore assorbimento di fosfato. Potresti essere in grado di ottenere questi benefici alterando i livelli di questi peptidi CLE nelle piante.”

Müller ha scoperto che i peptidi CLE agiscono attraverso una proteina recettoriale chiamata SUNN. In collaborazione con ricercatori dell’Università di Amsterdam, ha scoperto che i due peptidi CLE modulano la sintesi della pianta di un composto chiamato strigolattone.

Lo strigolattone trasuda nel terreno dalle radici delle piante e stimola i funghi AM a crescere e colonizzare la radice. Una volta che le radici sono colonizzate, o quando c’è molto fosfato, i geni CLE sopprimono la sintesi dello strigolattone, riducendo così ogni ulteriore colonizzazione da parte dei funghi.

All’inizio degli anni 2000, i ricercatori hanno scoperto che le piante avevano un modo per misurare e quindi ridurre la colonizzazione“, ha detto Müller. “Ma fino ad ora, nessuno aveva veramente capito il meccanismo molecolare dietro a questa dinamica.”

I prossimi passi dei ricercatori includeranno la determinazione delle molecole che attivano i geni CLE in risposta alla colonizzazione e ad alti livelli di fosfato.

Müller prevede inoltre di confrontare i due peptidi CLE di questo studio con altri peptidi CLE che hanno funzioni diverse.

I peptidi CLE sono tutti simili ma hanno funzioni completamente diverse“, ha detto Müller. “Sarà molto interessante capire perché.

Altri coautori includevano Zhangjun Fei, professore a contratto in SIPS e membro della facoltà BTI, Xuepeng Sun del BTI, e ricercatori della Clemson University.

Il lavoro è stato supportato da sovvenzioni della National Science Foundation, del Dipartimento dell’Energia, della Swiss National Science Foundation e della German Research Foundation.

Qui è disponibile un articolo che riguarda una ricerca condotta sulle interazioni pianta-batteri a livello di radice con vantaggi sulla riduzione di fertilizzanti da impiegare in campo.

Fonte: Cornell University

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